Dung dịch

Một hệ gồm hai hay nhiều chất, trong đó một hay nhiều chất ở dạng các hạt kích thước nhỏ phân bố vào trong chất kia thì hệ đó được gọi là hệ phân tán

Chất trong đó có pha phân tán phân bố là môi trường phân tán.

VD: Lấy đất sét nghiền mịn rồi trộn đều vào nước, ta được hệ phân tán nước – đất sét, các hạt đất sét là

pha phân tán, nước là môi trường phân tán

Lỏng - khí Nước trong không khíLỏng – rắn Thủy ngân trong vàngRắn – lỏng Nước đường

Rắn – rắn Kẽm trong đồngRắn – khí Naptalen trong không khí

Tính chất của hệ phân tán (đặc biệt là tính bền) phụ thuộc vào kích thước của pha phân tán Khi các hạtcủa pha phân tán càng lớn thì pha phân tán càng dễ lắng xuống và như thế hệ càng không bền

- Dựa vào kích thước ta chia hệ phân tán thành 3 loại:

+ Hệ phân tán thô (hay hệ lơ lửng)

- Là hệ phân tán kém bền, gồm các hạt phân tán có kích thước tương đối lớn cỡ 10-5 – 10-2 cm,

có thể thấy được bằng kính hiển vi hoặc bằng mắt thường

- Được chia làm hai loại:

· Huyền phù: Pha phân tán là chất rắn, môi trường phân tán là chất lỏng

VD: Phù sa ở các sông.

· Nhũ tương: pha phân tán và môi trường phân tán đều là chất lỏng

VD: Các hạt mỡ lơ lửng trong sữa.

⇒Hệ phân tán này thường không bền và theo thời gian sẽ tách lớp

+ Hệ keo (hay dung dịch keo)

- Là hệ phân tán trung gian gồm các hạt phân tán có kích thước 10-7 – 10-5 cm, có thể thấyđược bằng kính siêu hiển vi

VD: sương mù (hệ phân tán lỏng – khí), khói (hệ phân tán rắn – khí)

+ Dung dịch thực:

- Đây là hệ rất bền, gồm các hạt có kích thước phân tử hoặc ion (cỡ 10-8 cm)

- Giữa pha phân tán và môi trường phân tán không có bề mặt phân chia, toàn bộ dung dịch làmột pha, như vậy dung dịch thực là một hệ đồng thể Chất phân tán được gọi là chất tan, môitrường được gọi là dung môi.

7.2 Quá trình hòa tan chất rắn – hiệu ứng nhiệt quá trình hòa tan

- Quá trình hòa tan chất rắn vào chất lỏng xảy ra theo hai giai đoạn:

+ Các phân tử ( phân tử, nguyên tử hoặc ion) trên bề mặt chất rắn – do dao động không ngừng vàdưới tác dụng lôi kéo của các phân tử dung môi có cực – dần dần bị tách ra khỏi mạng lưới tinh thể.Quá trình lý học này cần tiêu tốn năng lượng để phá vỡ mạng lưới tinh thể Quá trình lí học nàychính là quá trình biến đổi trạng thái tập hợp của chất và nhiệt của quá trình lý học là nhiệt chuyểnpha ( Hcp)

+ Các phân tử chất tan kết hợp với các phân tử dung môi có cực tạo nên hợp chất có tên là sonvat(nếu dung môi là H2O thì gọi là hyđrat) Quá trình hóa học này tỏa ra một nhiệt lượng gọi là nhiệtsonvat hóa ( Hs)

- Hiệu ứng nhiệt Q của quá trình hòa tan bằng tổng hiệu ứng nhiệt của hai quá trình:

Q = Hcp + Hs ( > 0, < 0)

· Nếu nhiệt sonvat hóa Hs lớn hơn nhiệt phát vỡ mạng lưới tinh thể thì Q > 0;

quá trình hòa tan phát nhiệt

· Trường hợp ngược lại quá trình hòa tan sẽ thu nhiệt VD: Hòa tan 1 mol

NH4NO3 vào nước thu một nhiệt lượng 6,32kcal

* Nhiệt lượng thoát ra hay thu vào khi hòa tan 1 mol chất được gọi là nhiệt hòa tan của chất đó.

VD: Nhiệt hòa tan của: CaCl2 là : +17,4kcal

NH4NO3 là : - 6,32kcal

7.3 Cách biểu diễn thành phần dung dịch

7.3.1 Nồng độ % khối lượng : cho biết số gam chất tan có trong 100 gam dung dịch

7.3.2 Nồng độ mol: cho biết số mol chất tan có trong một lít

7.3.4 Nồng độ molan : cho biết số mol chất tan có trong 1

kilogam dung môi

7.3.5 Nồng độ phần mol: của một chất là tỷ số giữa số mol của cấu

7.4 Độ tana/ Dung dịch bão hòa

* Định nghĩa

- Hòa tan là một quá trình thuận nghịch Thoạt tiên chất tan chuyển vào dung dịch là chiều ưu thế, khithêm dần chất tan, chiều ngược lại mạnh dần: chất tan trong dung dịch kết tinh lại và chuyển thành pharắn Tới một lúc quá trình hòa tan và kết tinh đạt trạng thái cân bằng: trong một đơn vị thời gian lượngchất chuyển vào dung dịch cân bằng lượng chất từ dung dịch chuyển vào pha rắn Dung dịch ứng với

trạng thái này gọi là dung dịch bão hòa.

- Dung dịch có lượng chất tan thấp hơn lượng chất tan chứa trong dung dịch bão hòa của một số chấtnhư Na2S2O3, Na2B4O7…lượng chất tan có dư không kết tinh ngay, các dung dịch như thế được gọi

là quá bão hòa.

* Tính chất

Dung dịch bão hòa là một hệ bền: dung dịch có thể tồn tại bao lâu tùy ý mà nồng độ vẫn không đổi (miễn là nhiệt độ và áp suất của hệ được duy trì không đổi) Dung dịch quá bão hòa là một hệ khôngbền, chỉ cần khuấy trộn dung dịch hoặc thêm một vài tinh thể nhỏ chất tan vào thì lượng chất có dư bắtđầu kết tinh lại (pha rắn xuất hiện), quá trình này tiếp tục cho đến khi nồng độ của dung dịch đạt nồng

độ bão hòa ở nhiệt độ đó

b/ Độ tan

* Định nghĩa

Nồng độ chất tan trong dung dịch bão hòa ở những điều kiện xác định được gọi là độ tan của chất đó

* Ký hiệu

Độ tan ( kí hiệu S) bằng số gam chất tan có trong 100 gam dung môi (của dung dịch bão hòa ) Độ tan

là đại lượng đặc trưng cho khả năng hòa tan của các chất trong dung môi nào đó Thông thường nhữngchất có: S > 10 được gọi là dễ tan

S < 1: là khó tan

S < 0,01: là hầu như không tan

* Tính chất

- Độ tan của một chất phụ thuộc vào :

· Bản chất chất tan và dung môi

· Nhiệt độ và áp suất ( chủ yếu cho chất khí)

Số đương lượng chất tan (n’)

VD : Thực nghiệm cho thấy rằng phân tử lưu huỳnh không có cực nên lưu huỳnh tan tốt trong

benzen ( dung môi không có cực) và không tan trong nước (dung môi phân cực) Trái lại phân tửmuối ăn phân cực mạnh nên muối ăn tan trong nước và không tan trong benzen

- Độ tan của hầu hết chất rắn tăng khi nhiệt độ tăng Áp suất ít ảnh hưởng đến độ tan chất rắn

Trong đa số trường hớp, khi nhiệt độ tăng thì độ tan của chất lỏng tăng

- Độ tan của chất khí trong chất lỏng tăng lên khi tăng áp suất

Vì quá trình hòa tan của chất khí trong chất lỏng dẫn đến sự giảm áp suất của khí cho nên theo nguyên

lý Lơ Satơliê, độ tan của khí tăng lên khi áp suất tăng Điều này thể hiện trong định luật Henri : « Độ tan của khí ở một nhiệt độ không đổi tỉ lệ với áp suất »

* Cần chú ý rằng định luật Henri chỉ đúng với các dung dịch tương đối loãng, khi áp suất không cao

và khi không có tương tác hóa học xảy ra giữa chất tan và dung môi

7.5 Áp suất thẩm thấu của dung dịch

7.5.1 Sự khếch tán

Khi cho một dung dich tiếp xúc nước nguyên chất ta quan sát thấy chất tan khếch tán từ dung dịch quanước, kết quả dẫn đến sự phân bố đồng đều chất tan trong toàn bộ thể tích của hệ Sự khếch tán cũngxảy ra khi cho tiếp xúc hai dung dịch cùng chất tan có nồng độ khác nhau mà kết quả là có sự san bằngnồng độ trong toàn bộ hệ

7.5.2 Sự thẩm thấu

Nếu cho dung dịch và nước tiếp xúc với nhau qua một màng đặc biệt, màng này chỉ cho phép các phân

tử nước (dung môi) đi qua thì sự khếch tán xảy ra một chiều : dung dịch bị pha loãng và thể tích tănglên, còn thể tích dung môi giảm đi Màng đặc biệt tạo ra sự khuếch tán một chiều được gọi làmàng bánthấm (làm bằng bong bóng động vật, colodion ) hiện tượng khếch tán một chiều của dung môi qua

màng bán thấm được gọi là sự thẩm thấu.

7.5.3 Áp suất thẩm thấu

a/ Thí nghiệm

Lấy một xilanh, trong đó có một pitông di động Đáy pitông là một màng bán thẩm Giả thiết lực ma sátgiữa pitông và xilanh là không đáng kể Phần xilanh ở phía dưới pitông đựng dung dịch, còn phần xilanh

ở phía trên pitông đựng dung môi tinh khiết

Vì nồng độ của dung môi trong dung môi tinh khiết lớn hơn so với

trong dung dịch cho nên trong cùng một đơn vị thời gian, số phân

tử dung môi từ phía trên pitông đi xuống Do đó thể tích của dung

dịch tăng lên và pitông được nâng lên Muốn giữ cho pitông đứng

nguyên chỗ cũ, cần đặt lên pitông những tải trọng P nào đó

= CRT

· : là áp suất thẩm thấu, C là nồng độ mol/l của dung dịch

· R là hằng số khí

· T là nhiệt độ tuyệt đối

Nếu thay C = , n là số mol chất tan có trong thể tích V lit của dung dịch, ta có:

V = nRTPhương trình này giống với phương trình của khí lí tưởng đã xét trước đây và đã cho phép VanHôpphát biểu ( năm 1887)

“ Áp suất thẩm thấu của chất tan trong dung dịch loãng bằng áp suất gây nên bởi chất đó nếu như

ở trạng thái khí và ở cùng nhiệt độ nó chiếm cùng một thể tích như dung dịch”

7.6 Áp suất hơi của dung dịch

7.6.1 Áp suất hơi bão hòa của một chất lỏng nguyên chất

- Các chất lỏng ít nhiều đều bay hơi Nếu bình chất lỏng để ngỏ thì chất lỏng bay hơi dần cho tới hết.Nếu chất lỏng được giữ trong một bình kín thì sự bay hơi và ngưng tụ là hai chiều của một quá trìnhthuận nghịch: khi tốc độ bay hơi bằng tốc độ ngưng tụ, cân bằng động được thiết lập

- Hơi cân bằng động với chất lỏng của nó được gọi là hơi bão hòa Áp suất do hơi bão hòa gây ra trên bề mặt chất

lỏng gọi là áp suất hơi bão hòa Vì quá trình bay hơi thu nhiệt, nên khi tăng nhiệt độ thì sự bay hơi tăng

cường, do đó áp suất hơi bão hòa tăng VD: sự phụ thuộc của áp suất hơi nước bão hòa vào nhiệt độ là

như sau:

Áp suất hơi bão hòa (mm Hg) 4,6 17,4 55,3 149,2 355,5 760

¬ Vậy áp suất hơi bão hòa là đại lượng đặc trưng cho sự bay hơi các chất lỏng

- Ở cùng nhiệt độ, chất nào dễ bay hơi sẽ có áp suất hơi bão hòa lớn

7.6.2 Áp suất hơi bão hòa của dung dịch chứa chất tan không bay hơi

Chất

ChấtBay

Ngưng

- Khi hòa tan một chất tan không bay hơi

vào trong một dung môi, áp suất hơi bão

hòa của dung môi ở trên dung dich, hay

gọi tắt là áp suất hơi của dung dịch, giảm

xuống Nhìn vào hình bên chúng ta có thể

hiểu được lý do của sự giảm áp suất hơi

bão hòa đó Mặt thoáng của dung môi tinh

khiết chỉ gồm những phân tử dung môi

còn mặt thoáng của dung dịch gồm những

hạt chất tan xen kẽ với những phân tử dung môi Vì vậy trong cùng một đơn vị thời gian, ở một nhiệt

độ nhất định, số phân tử bay hơi từ dung dịch bé hơn số phân tử bay hơi từ dung môi tinh khiết Do đótrong trường hợp của dung dịch, trạng thái cân bằng được thiết lập ở áp suất thấp hơn so với trường hộpcủa dung môi Đó là nguyên nhân gây nên sự giảm áp suất hơi bão hòa của dung môi trên dung dịch

- Ở cùng nhiệt độ, áp suất hơi bão hòa của dung dịch (P1) luôn luôn thấp hơn áp suất hơi bão hòa củadung môi nguyên chất Rõ ràng nồng độ dung dịch càng lớn, áp suất hơi bão hòa của dung dịch càngnhỏ, nghĩa là áp suất hơi của dung dịch phải tỷ lệ thuận với nồng độ phần mol của dung môi:

P1 = K.N1Khi dung dịch loãng:

N1 → 1P1 → P0 và K =

Định luât Raoult I

“ Độ giảm tương đối áp suất hơi bão hòa của dung dịch bằng phần mol chất tan trong dung dịch”

Lưu ý: Định luật Raoult chỉ nghiệm đúng với dung dịch loãng và chất tan không điện ly

¬ Với dung dịch rất loãng ta có:

Do đó

⇒n2: số mol chất tann1: số mol dung môi

7.7 Nhiệt độ sôi và nhiệt độ đông đặc

7.7.1 Nhiệt độ sôi của một chất lỏng nguyên chất

- Nhiệt độ sôi của một chất lỏng là nhiệt độ tại đó áp suất hơi bão hòa của nó bằng áp suất ngoài

VD: Nhiệt độ sôi của nước:

- Chính vì vậy ở áp suất thấp hay trong chân không các chất lỏng có nhiệt độ sôi thấp hơn và ngược lại

ở áp suất cao chất lỏng có nhiệt độ sôi cao

- Khi sôi những bọt hơi sinh ra trong khắp chất lỏng, nghĩa là sự bay hơi xảy ra trong toàn thể tích chấtlỏng chứ không phải chỉ ở trên bề mặt

7.7.2.Nhiệt độ sôi của dung dịch có chất tan không bay hơi

- Dung dịch có áp suất hơi bão hòa nhỏ hơn dung môi nguyên chất Muốn dung dịch sôi cần tăng nhiệt

độ dung dịch lên để làm cho áp suất hơi bão hòa của nó bằng áp suất ngoài, tức là dung dịch có nhiệt độsôi cao hơn dung môi nguyên chất Nồng độ dung dịch càng lớn, nhiệt độ sôi của nó càng cao

Định luật Raoult II

“ Độ tăng nhiệt độ sôi của dung dịch loãng chất tan không điện ly tỷ lệ thuận với nồng độ molan chất tan trong dung dịch”

· : độ tăng nhiệt độ sôi

· Cm: nồng độ molan của chất tan trong dung dịch

· Ks: hằng số nghiệm sôi của dung môi

- Nhiệt độ sôi của dung dịch là nhiệt độ ứng với trạng thái cân bằng của dung dịch với bọt hơi thứ nhất,nghĩa là nhiệt độ bắt đầu sôi

- Khi dung dịch sôi, dung môi thoát ra khỏi dung dịch, do đó nồng độ dung dịch tăng lên và như thế

nhiệt độ dung dịch tiếp tục tăng Vậy khác với dung môi nguyên chất, trong quá trình sôi, nhiệt độ dung dịch tiếp tục tăng Tuy nhiên nhiệt độ dung dịch không tiếp tục tăng mãi mà tới một giới hạn nào

đó sẽ dừng lại Tại nhiệt độ giới hạn này bắt đầu xuất hiện tinh thể chất tan làm cho nồng độ dung dịchkhông đổi và dung dịch tiếp tục sôi ở nhiệt độ này

7.7.3 Nhiệt độ đông đặc của một chất lỏng

Nhiệt độ đông đặc của một chất lỏng là nhiệt độ tại đó áp suất hơi trên mặt pha lỏng bằng áp suất hơitrên mặt pha rắn.

VD: Ở 00 áp suất hơi bão hòa của H2O lỏng bằng 4,6mmHg và bằng áp suất hơi bão của nước đá, do

đó nước bắt đầu đông đặc

7.7.4 Nhiệt độ đông đặc của dung dịch

- Vì áp suất hơi bão hòa của dung dịch nhỏ hơn áp suất hơi bão hòa của dung môi nên ở 00C áp suất hơibão hòa của dung dịch nước nhỏ hơn 4,6mmHg, do đó nước trong dung dịch chưa thể đông đặc Muốncho dung dịch đông đặc phải hạ nhiệt độ Vậy dung dịch đông đặc ở nhiệt độ thấp hơn so với dung môinguyên chất Nồng độ dung dịch càng lớn nhiệt độ đông đặc của nó càng thấp

Định luật Raoult II

“ Độ hạ nhiệt độ đông đặc của dung dịch loãng chất tan không điện ly tỷ lệ thuận với nồng độ molan chất tan trong dung dịch”

Kđ: hằng số nghiệm đông của dung môi

¬ Các hằng số nghiệm sôi và hằng số nghiệm lạnh không phụ thuộc vào bản chất của chấttan mà chỉ phụ thuộc vào bản chất của dung môi

- Khi dung dịch đông đặc, dung môi thoát khỏi dung dịch do đó nồng độ tăng lên và như thế trong quá trình đông đặc, nhiệt độ dung dịch tiếp tục giảm Tuy nhiên, nhiệt độ đông đặc của dung dịch không

giảm mãi mà tới một giới hạn nào đó sẽ dừng lại Tại nhiệt độ giới hạn này, đồng thời với tinh thể củadung môi còn xuất hiện tinh thể chất tan Lúc này thành phần dung dịch không đổi nữa, nhiệt độ dungdịch giữ nguyên cho tới khi toàn bộ dung dịch đông đặc thành một hỗn hợp rắn Hỗn hợp gồm có tinh

thể chất ta và tinh thể dung môi như thế gọi là hỗn hợp ơtecti.

7.8 Lý thuyết điện ly – Dung dịch điện ly

7.8.1.Tính bất thường của các dung dịch axit, bazơ, muối

Khi nghiên cứu tính chất của axit, baz, muối, người ta thấy chúng có đặc điểm khác với dung dịch cácchất tan tồn tại dưới dạng phân tử ( đường, rượu….)

* Ở cùng điều kiện nồng độ và nhiệt độ, dung dịch axit, baz và muối có áp suất hơi bão hòa nhỏhơn và do đó có độ hạ điểm đông đặc và độ tăng điểm sôi, độ tăng áp suất thẩm thấu lớn hơn

¬ Để áp dụng được các định luật Raoult và định luật áp suất thẩm thấu, Van’tHoff phải đưathêm hệ số điều chỉnh i ( gọi là hệ số đẳng trương) với i > 1

- Hệ số i về sau được gọi là hệ số Van’tHoff

· Đối với dung dịch loãng của các chất không điện li: i = 1

· Đối với dung dịch loãng của axit, bazơ hay muối, i > 1

- Hệ số i có thể xác định được bằng thực nghiệm dựa vào những hệ thức sau:

:là độ giảm tương đối áp suất hơi, độ tăng nhiệt độ sôi hay độ giảm nhiệt

độ hóa rắn và áp suất thẩm thấu của dung dịch đo được bằng thực nghiệm

P, T và : là độ giảm tương đối áp suất hơi, độ tăng nhiệt độ sôi hay độ giảmnhiệt độ hóa rắn và áp suất thẩm thấu của dung dịch tính bằng lý thuyết theo các định

luật Raoult và Van’tHoff

* Dung dịch axit, baz, muối có tính dẫn điện

7.8.2 Lý thuyết điện ly

Để giải thích các tính chất đặc biệt trên, năm 1887 Arrêniuyt đề ra thuyết điện ly mà nội dung chủ yếunhư sau: khi hòa tan vào nước, axit, baz và muối phân li thành các phần tử nhỏ hơn gọi là ion mang điện

trái dấu; ion dương (cation) và ion âm (anion) Quá trình phân tử phân li thành ion được gọi là sự điện

ly, còn chất phân li thành ion trong dung dịch (hoặc khi đun nóng chảy) được gọi là chất điện ly.

Theo Arrenuyt:

· Axit điện ly cho cation H+ (proton) và anion gốc axit:

HCl→ H+ +

Cl-· Baz điện ly cho cation kim loại và anion OH- (hyđroxyl):

NaOH→ Na+ +

OH-· Muối điện ly cho cation kim loại và anion gốc axit:

NaCl→ Na+ +

Cl-· Do sự điện ly mà số tiểu phân có trong dung dịch tăng lên với số phân tử hòa tan, do đó làm giảm ápsuất hơi bão hòa nhiều hơn, làm tăng điểm sôi và làm hạ điểm đông đặc nhiều hơn

VD: Các dung dịch 0,2N của KCl và Ca(NO3)2 trong nước có i tương ứng 1,81 và 2,48 Khi pha loãng

các dung dịch nói trên thì giá trị i xấp xỉ tương ứng 2 và 3

Như vậy:

· Cũng do sự có mặt của các ion trái dấu mà khi đặt dung dịch vào điện trường thì các ion chuyển dời

có hướng về các điện cực, vì vậy dung dịch điện ly có khả năng dẫn điện

7.8.3 Sự phát triển của thuyết điện ly

- Nhà hóa học Kablukov chỉ rõ nguyên nhân của sự điện ly là quá trình sonvat hóa (nếu dung môi là

nước: hyđrat hóa)

Khi bỏ một hợp chất ion vào nước, những ion ở trên bề mặt của tinh thể làm cho những phân tử nướcxoay hướng như thế nào để các đầu của lưỡng ở gần những ion ngược dấu Kết quả là có các phân tửnước bao quanh các ion Do đó lực tương tác giữa các ion bị suy yếu đi đến mức năng lượng chuyểnđộng phân tử ở trong dung dịch cũng đủ làm cho các ion tách rời nhau và đi vào dung dịch

VD: Dưới tác động của các phân tử H2O có cực, các ion Na+ và Cl- bứt ra khỏi mạng lưới tinh thể

NaCl và đi vào dung dịch dưới dạng ion hyđrat hóa:

NaCl(r) + (m + n)H2O = Na+.mH2O + Cl-.nH2O+ Quá trình hyđrat hóa phát ra lượng nhiệt đủ để bù lại năng lượng cần tiêu tốn để phá vỡ mạnglưới tinh thể NaCl

Số tiểu phân thực tế có mặt trong dung dịch

i =

Số phân tử hòa tan

+ Với những phân tử có cực như H-Cl, dưới tác động của các phân tử H2O có cực, liên kết cộnghóa trị chuyển dần thành liên kết ion cuối cùng phân tử HCl phân li thành ion:

H-Cl + (m+n)H2O ⇌ H+.mH2O + Cl-.nH2O

- Tóm lại sự điện ly gắn liền với tương tác giữa các ion và dung môi Kết quả của sự điện ly tạo thànhkhông phải các ion tự do mà là các ion hyđrat hóa

- Người ta còn phân biệt chất điện ly mạnh với chất điện ly yếu

+ Chất điện ly mạnh: khi hòa tan vào nước tất cả các phân tử của chúng phân ly hoàn toàn

thành ion Các axit mạnh, các bazơ mạnh và đại đa số muối trung tính là chất điện ly mạnh

VD:

HNO3 = H+ + KOH = K+ + OH-NH4Cl = NH4+ + Cl-

NO3-+ Chất điện ly yếu: khi hòa tan vào nước chỉ có một số nào đó các phân tử phân li thành ion.

Sự điện ly của các chất điện ly yếu là thuận nghịch:

cơ yếu (NH4OH), bazơ hữu cơ (amin ), một số muối axit và muối bazơ(NaHCO3, Cu(OH)Cl…) là những chất điện ly yếu:

Phân tử dung môi càng phân cực tác dụng ion hóa của nó càng lớn.Trong những dung môithường dùng, có tác dụng ion hóa lớn nhất là nước và kém nhất là benzen.

+ Chất tan

Sự phân li sẽ xảy ra trước hết ở liên kết ion rồi đến liên kết có cực có khả năng chuyểnthành liên kết ion và không xảy ra ở liên kết có cực yếu hoặc không có cực

+ Nồng độ

Độ điện ly một chất tăng khi nồng độ của nó trong dung dịch giảm và ngược lại

VD: Độ điện ly của axit axetic thay đổi theo nồng độ CN như sau:

* Độ dẫn điện đương lượng: chính là độ dẫn điện dung dịch chứa 1 đương lượng gam chất tan mà toàn

bộ thể tích dung dịch đó nằm giữa 2 điện cực đặt song song và cách nhau 1cm Độ dẫn điện đươnglượng tỷ lệ thuận với độ điện ly: = k

Khi pha loãng dung dịch chất điện ly yếu (độ dẫn điện của dung dịch vô

Do đó:

* Ngoài ra còn có thể xác định độ điện ly căn cứ vào hệ số đẳng trương i

Hệ số Van’tHoff i là số lần tăng số hạt trong dung dich:

Giả sử hòa tan no phân tử chất điện ly có độ điện ly Như vậy số phân tử điện ly sẽ là

no và cho ion, còn lại no-no phân tử không phân ly Tổng số tiểu phân có trong dung dịch là

( là số ion mà 1 phân tử điện li ra)

Do đó:

Vậy:

7.8.4 Cân bằng trong dung dịch chất điện ly yếu

Hòa tan chất điện ly yếu AmBn vào nước ta có cân bằng:

Áp dụng định luật tác dụng khối lượng ta có:

- Hằng số cân bằng K được gọi là hằng số điện ly (còn gọi là hằng số ion hóa)

- Giá trị của nó chỉ phụ thuộc vào bản chất chất điện ly, dung môi và nhiệt độ

- Đối với cùng một dung môi và ở nhiệt độ xác định, chất điện ly có hằng số K càng nhỏ thì nócàng kém điện ly

VD: Axit xianhiđric (HCN, K = 8.10-10) là chất điện ly yếu hơn axi axetic (CH3COOH, K = 1,75.10-5)

¬ Với những chất phân tử điện ly ra hai ion ( như CH3COOH, HCN…) giữa hằng số điện ly K và độđiện ly có mối liên hệ sau:

AB ⇌ A+ + C

B-C B-C B-CC(1- ) C C

Ta có:

Mà trong cùng thể tích V nên tỷ lệ số mol cũng là tỷ lệ nồng độ

⇒

C: nồng độ của AB ban đầu

AmBn mAn+ + Ion

Phân tử

Nếu <<1 ta có 1- ≃ 1 thì

K = C 2

⇒

- Dung dịch càng loãng độ điện ly càng lớn

7.8.5 Trạng thái của chất điện ly mạnh trong dung dich

a/ Một vài tính chất đặc biệt của chất điện ly mạnh

Việc nghiên cứu bằng quang phổ cho biết trong dung dịch chất điện ly mạnh không tồn tại, các phân tửtrung hòa không điện ly Ngoài ra, nhiều chất điện ly mạnh ( ví dụ KCl, NaCl…) ở ngay trạng thái rắn

đã tồn tại dưới dạng ion Vậy khi hòa tan chúng vào nước thì tất cả tồn tại dưới dạng ion (nghĩa là

=1) Thực tế khi xác định độ điện ly chất điện ly mạnh (bằng phương pháp đo độ dẫn điện, cũng nhưphương pháp hệ số đẳng trương) người ta thấy luôn nhỏ hơn 1, chỉ khi dung dịch rất loãng mới dần tới 1.

¬Giải thích:

* Độ phân ly

- Trong dung dịch của chất điện ly, các ion luôn luôn chuyển động hỗn loạn Các ion không phải trơ đốivới nhau mà tương tác với nhau bằng những lực tĩnh điện Các ion cùng dấu đẩy nhau và các ion ngượcdấu hút nhau Kết quả là bao quanh mỗi ion ở trong khí quyển đó lại là ion trung tâm của một khí quyểnion khác

Trong chuyển động nhiệt, ion trung tâm có xu hướng muốn tách khỏi khí quyển ion bao quanh nó nênkhí quyển đó bị biến dạng và trở nên không đối xứng Một phía nào đó ở xung quanh ion trung tâm sẽ

dư điện tích của ion ngược dấu nên cản trở chuyển động của ion trung tâm Nếu nhúng vào dung dịchcủa chất điện ly hai điện cực nối với nguồn điện một chiều thì các ion chuyển động theo hai chiều ngượcnhau Mỗi ion bứt ra khỏi khí quyển ion chạy về điện cực ngược dấu nhưng khí quyển ion có xu hướngkéo ion đó chạy ngược lại và như thế làm chậm chuyển động của ion Do đó, số ion đi qua dung dịchtrong một đơn vị thời gian giảm xuống nghĩa là dòng điện giảm xuống so với trường hợp các ion hoàn

toàn chuyển động tự do Độ phân ly xác định bằng phương pháp đo độ dẫn điện của dung dịch, tất nhiên bé hơn độ phân ly thực.

- Trường hợp độ phân ly được tính dựa vào hệ số Van’tHoff người ta cũng thu được kết quả tương tự, nghĩa là độ phân ly biểu kiến bé hơn độ phân ly thực Sự sai lệch ở đây cũng có nguyên nhân là sự có

mặt khí quyển ion nên số ion có trong mặt thoáng của dung dịch